武汉华夏理工学院 湖北省 430223
摘要：异型柱结构的应用是主要是在高层建筑框架结构设计当中，它从多方面满足的住房用户的需求。异型柱以其结构灵活多样的优点，在建筑行业有很好的发展前景，尤其是在人们对住宅要求越来越高的今天。高层建筑混凝土的异型柱结构主要为T形和L形等异型截面柱，在一定程度上降低建筑空间，为建筑工程项目的设计与运用功能带来一定的灵活性与便捷性。
关键词：框架结构；异型柱；设计
前言
异形柱框架结构设计在解决住宅建筑问题中起到了很大的作用，只有在工程中加强住宅建筑异形柱框架结构设计，分析其出现的问题并制定解决措施，对住宅建筑异形柱框架结构设计的现状和发展趋势进行分析，才能够使框架结构设计的作用得到更大的发挥。
1异型框架柱结构设计的优点
异型框架柱结构在设计中具有以下几点的优点：该体系以轻质砌体作为填充墙，质轻不仅节约上部结构的质量，又可降低基础的造价并有利于抗震。相同面积之下的异形柱抗弯性、刚性，要远远大于矩形柱，同时异形结构梁本身的净跨度也较小，在梁本身的线条刚度得到提升之后，结构的整体性也就得到了较大的强化，如此以来，也就促使结构本身的抗震性能随着抗侧刚度的提升而得到强化；柱本身的平面布置极为灵活，在异形柱结构中的围护墙体，都是使用的非承重轻质个墙体，从某种程序上来说，是允许进行随意穿洞操作的，在有需要的情况下甚至可以拆除重砌。其结构本身所呈现出的限制性较少，能够最大限度的满足业主对于大空间建筑的需求；异型柱框架的使用能在建筑结构设计中，有效地解决房屋超高、超层问题。在异形框架柱之中的配筋，可以依据要求的不同来进行适度的降低，这主要是由于大量的试验数据证明了，箍筋本身的抗剪强度在框架结构之中实际上并没有切实有效的起到作用，板箍筋自身的最大应力作用在结构的核心区域仅仅只是为箍筋的屈服强度起到了提升35%的作用。异形柱结构则可以完全依据需求的不同，来选择不同的建筑材料填充到其中，如此以来，便能够减少各个方面所产生的造价费用。如果说业主还有所需要，那么还能够针对墙体的厚度进行削减，从而促使经济效益得到极大的提升。
2异形柱的受力特点
异形柱与矩形柱具有不同的截面特性及受力特性，其受力特性比矩形柱要复杂得多，可归纳为：相比于常规的建筑结构形式而言，异形柱框架的承重性能有着明显的优势，这也是深受建筑业喜爱的重要因素之一。并且，由于该类结构类型属于具有以异性特点，在受到双向压弯作用力下，其荷载力将会随着弯度变化而发生改变，但受压部分的几何形态并不会有所变动。所以，在实际的异形柱框架结构应用过程中，设计人员需要对其结构进行合理设计，以免出现短柱的现象，最终影响建筑设计质量；对于偏压构件，矩形截面的受压区总是矩形，内力臂较大；而对异形柱，受压区图形通常比较复杂，可能为二边形，也可能为多边形。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于受压区呈多边形分布的截面，受压区边缘混凝土应力过于集中，一旦达到受压强度极限，破坏区域往里渗透得过快，不利于外边缘的混凝土纤维经历下降段，从而影响整个截面和构件的延性；在相同条件下，异形柱框架梁柱节点核心区的受剪承载力低于截面面积相同的矩形柱框架梁柱节点的受剪承载力，是异形柱框架的薄弱环节，正因为如此，异形柱结构设计时，异形柱节点核心区受剪承载力经常不满足设计要求。
3异型柱在整体设计
异型柱结构的设计在符合建筑标准的前提下是否也能满足用户的需求对于设计师来说是很关键的一点。
3.1基本的平面设计
有时候异型柱的结构使用不足以支撑楼房给予的压力，所以在设计中设计师可以采用异型结构和方形结构想结合的办法，这样既可以保证质量又不影响整体的美感。由于异型柱的承受外力的能力有限，主要支架还是以方形为主，因为这些结构在一些外力较强的例如地震作用下就容易发生损坏，一般在这些灾害多发区不建议设计这样的结构。一般情况下在一些不能建造标准楼房的地方使用比较多，例如地震带错层地区、复杂的住宅楼区。
3.2合理布置柱距
以常用的框架（梁高为500mm、梁宽为200mm）为例，一般保持梁跨度在313～515m之间较为合理。跨度过大容易导致梁柱节点钢筋过密。
3.3严格控制轴压比
众所周知，在混凝土抗震设计中，耗散地震的能量以防止框架倒塌，框架结构中柱的延性起着十分重要的作用，轴压比则是影响混凝土柱延性的一个关键指标。在高轴压比的情况下，增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小，因而轴压比大小的控制对延性影响至关重要，特别当异形柱结构剪力中心与截面形心不重合时，剪应力使混凝土柱肢先于普通矩形压剪构件
出现裂缝，产生腹剪破坏，加上异形柱属短柱时，这些导致异形柱脆性明显，使异形柱的延性普遍低于矩形柱，因而对异形柱的轴压比要严格控制。
3.4构造问题
在正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点，柱肢端部会出现较大的应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，一般越靠肢端应力越大，对柱肢形成偏心压力，进一步加大肢端压应力。因而在异形柱配筋时，除了配置由计算结果而定的外排纵筋外，应在肢端离端部厚度范围内适当增设2 14的构造纵向钢筋而与外排纵筋形成暗柱，暗柱箍筋与柱本身设计箍筋相同，这样可以限制柱肢的混凝土裂缝的开展，提高异形柱局部抗压和抗剪强度及变形能力。为了满足轴压比的要求，如果轴力较大，某些会出现过大的柱截面（柱壁太厚），这样不但影响了建筑使用的要求，也失去了异形柱设计原有的意义。为了解决柱壁太厚这一问题，建议把首层和第2层的柱混凝土标号相应提高，然后根据计算分析结果，从第3层以上每隔2层开始逐步降低混凝土标号，且可从第3层以上与降低混凝土标号层错开每隔2层逐步缩小截面厚度。柱和梁由于截面的关系，造成框架梁与柱的节点处钢筋过于密集。这不但影响柱子的受力，也给施工带来了困难，从而影响工程的施工质量。针对这种情况，在选择纵向受力钢筋时，应根据配筋面积选择较大直径的钢筋，每排钢筋最好不超过2根，若超过时分成2排布置。
3.5抗震设计
结构一般是在底座或者周边增加消震设施，使得异型柱结构在外力作用下可以通过局部变形的增加抗震能力。房屋结构通常是横向与纵向相互支撑形成的空间结构，抗震的能力来自整体的结构硬度，依靠的是建筑的整体。
结束语
住宅建筑异形柱框架结构设计是一项全面系统复杂的综合性设计，尤其要加强对异形柱框架结构的认识与研究，提高框架结构设计的意识，结合实际情况进行施工，加强住宅建筑异形柱框架结构框架结构设计的措施。
参考文献：
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[2]龙卫国.异形柱受力性能及结构设计有关问题探讨[J]四川建筑.2012，12（02）：32
[3]尹有君，陈刚，乔安宇.异型柱结构在高层建筑设计中的应用[J].科技展望.2015（04）.
论文作者:汪芳
论文发表刊物:《北方建筑》2016年11月第31期
论文发表时间:2016/11/24
标签：异形论文; 结构论文; 框架论文; 截面论文; 异型论文; 结构设计论文; 延性论文; 《北方建筑》2016年11月第31期论文;